Меню

Давление в твердых телах передается по направлению

Как передают давление жидкости, и газы и почему это происходит?

Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля.

В отличие от твёрдых тел отдельные слои и молекулы жидкости или газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем дуновении ветра появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передаётся не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа.

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях.

Это утверждение называют законом Паскаля.

Как зависит температура кипения от давления?

Кипением называется бурное парообразование по всей массе жидкости, происходящее при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла. Температура кипения зависит от давления, под которым находится вода: чем больше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды.

Почему в космосе холодно, если вакуум не передает тепло и человек не должен замерзать?

Теплопроводность вакуума действительно равна нулю при этом, вакуум пропускает излучение полностью. Человек замерзает, когда его тепловые потери выше тепла, поступающего из окружающей среды. Космос же, вдали от звёзд, заполнен реликтовым излучением с температурой

2.7 K, что пренебрежимо мало, чтобы компенсировать тепловые потери.

Оценим, за какое время может замёрзнуть среднестатистический человек в космическом вакууме без защитного скафандра. Параметры человека: масса m = 70 кг, площадь поверхности S = 1,9 м². Из закона Стефана-Больцмана, любое тело с температурой Т (в Кельвинах) в термодинамическом равновесии излучает инфракрасное (тепловое) излучение с энергетической светимостью Q = εσT⁴, где σ = 5,67×10⁻⁸ Вт/(м²⋅К⁴), а ε − излучательная способность (ε = 0, если человек в исправном скафандре, и ε = 1, если он абсолютно «чёрное тело»). Возьмём ε = 0.9 (человек голый).

Посчитаем, за какое время, человек при начальной температуре Т₀= 36,6 °C (или 309,75 К), превратится в глыбу льда с температурой T₁= 0 °C (или 273,15 K) при условии, что он на 80% состоит из воды. Изменение тепловой энергии человека оценим из ΔQ₀ = cm(Т₀ — T₁) с дополнением (Lm) энергии, на случай полного оледенения. Время охлаждения человека от Т₀ до T₁ оценим из приближения t=ΔQ₀/ , где = S⋅[Q(Т₀) + Q(T₁)]/2.

Подставив нужные параметры в формулы, получим, что:

  • за 20 мин температура тела опустится до 32 °C (потеря сознания).
  • за 3 часа температура тела опустится до 0 °C.
  • за 10 часов человек превратится в глыбу льда с температурой 0 °C.
  • В космосе жутко холодно, без скафандра. Скафандр же отражает тепловое излучение, возвращая его человеку в необходимом для комфорта количестве.

P.S. Здесь не рассмотрены медицинские проблемы, связанные с кожным покровом человека в вакууме и соответственно с интенсивным испарением влаги с кожи. А это, в свою очередь, дополнительный источник охлаждения тела.

P.P.S. В комментариях рассерженно спрашивают: — «В расчетах учтены только потери, но человек и тепловая машина тоже

Учтём и это. Итак человек потребляет около 2,5 ккал в день, что соответствует 120 Вт мощности. Голое тело с температурой Т₀ = 36,6 °C, согласно закону С-Б выше, обязано излучать тепловое (инфракрасное) излучение с мощностью S⋅Q = 900 Вт. Если вы сидите дома голый на диване при температуре T = 25 °C, то от окружения (воздух и стены с потолком, ε = 1) ваше тело на халяву получает S⋅Q* = 850 Вт тепловой мощности. Таким образом остаток, около S(Q − Q*) = 50 Вт, легко компенсирует ваш организм мощностью 120 Вт. А теперь вы в космосе и голый (Ужас!). Окружающая среда имеет температуру реликтового излучения (−270,4 °C) и нечем компенсировать тепловые потери с поверхности тела (900 Вт), т.е. энергии на халяву нет. В этих условиях ваш организм, как тепловая машина (120 Вт), сломается через 20 мин (см. таблицу выше). Нечего голым в космос ходить.

Источник

Чем измеряют давление у человека? Как называется прибор?

Давление твёрдых тел

Когда сила приложена не к одной точке тела, а к множеству точек, то она действует на поверхность тела. В этом случае говорят о давлении, которое создаёт эта сила на поверхности твёрдого тела.

В физике давлением называют физическую величину, численно равную отношению силы, действующей на поверхность перпендикулярно к ней, к площади этой поверхности.

Читайте также:  Замена трубки низкого давления кондиционера

— давление;
F
— сила, действующая на поверхность;
S
— площадь поверхности.

Итак, давление возникает, когда на поверхность, перпендикулярно к ней, действует сила. Величина давления зависит от величины этой силы, и прямо пропорциональна ей. Чем больше сила, тем большее давление она создаёт на единице площади. Слон тяжелее тигра, поэтому оказывает на поверхность бóльшее давление. Автомобиль давит на дорогу с бóльшей силой, чем пешеход.

Давление твёрдого тела обратно пропорционально площади поверхности, на которую действует сила.

Всем известно, что идти по глубокому снегу трудно из-за того, что ноги постоянно проваливаются. Но на лыжах это сделать довольно просто. Всё дело в том, что в том и в другом случае человек действует на снег с одной и той же силой — силой тяжести. Но эта сила распределяется по поверхностям с разной площадью. Так как площадь поверхности лыж больше площади подошв ботинок, то вес человека в данном случае распределяется на бóльшую площадь. А сила, действующая на единицу площади, оказывается меньшей в несколько раз. Поэтому стоящий на лыжах человек меньшей силой давит на снег и не проваливается в него.

Изменяя площадь поверхности, можно увеличить или уменьшить величину давления.

Собираясь в поход, мы выбираем рюкзак с широкими лямками, чтобы уменьшить давление на плечо.

Чтобы уменьшить давление здания на грунт, увеличивают площадь фундамента.

Шины грузовых автомобилей делают более широкими, чем шины легковых машин, чтобы они оказывали меньшее давление на грунт. По этой же причине трактор или танк делают на гусеничном ходу, а не на колёсном.

Ножи, лезвия, ножницы, иголки остро оттачивают, чтобы они имели как можно меньшую площадь режущей или колющей части. И тогда даже с помощью небольшой приложенной силы создаётся большое давление.

По этой же причине природа снабдила животных острыми зубами, клыками, когтями.

Давление — скалярная величина. В твёрдых телах оно передаётся в направлении действия силы.

Единица измерения силы — ньютон. Единица измерения площади — м 2 . Следовательно, единица измерения давление — н/м 2 . Эта величина в международной системе единиц СИ называется паскаль

(Па или Ра). Получила своё название в честь французского физика Блеза Паскаля. Давление в 1 паскаль вызывает сила в 1 ньютон, действующая на поверхность размером 1 м 2 .

В других системах используются такие единицы измерения, как бар, атмосфера, мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба) и др.

Единицы США и Британии

В США и Британии применяются также другие единицы измерения давления.

Это связано с тем, что длины выражаются в футах и дюймах, а вес в фунтах, британских и американских тоннах. Примеры некоторых из них:

  • Дюйм водного столба Обозначение: inH2O = 249.08891 Па.
  • Фут водного столба Обозначение: ftH2O = 2989.006692 Па.
  • Дюйм ртутного столба Обозначение: inHg = 3386.38815789474 Па.
  • Фунт на квадратный дюйм Обозначение: psi = 6894.757293178 Па.
  • 1000 фунтов на квадратный дюйм Обозначение: ksi = 6894757.2931783 Па.
  • Фунт на квадратный фут Обозначение: psf = 47.8802589803 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный дюйм Обозначение: tsi = 13789514.58633672267344 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный фут Обозначение: tsf = 95760.51796067168523226 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный дюйм Обозначение: br.tsi = 15444256.3366971 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный фут Обозначение: br.tsf = 107251.780115952 Па.


Давление в жидкостях

Если в твёрдом теле давление передаётся в направлении действия силы, то в жидкостях и газах, согласно закону Паскаля, «любое давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменений

Заполним жидкостью шар с крошечными отверстиями, соединённый с узкой трубкой в виде цилиндра. Заполним шар жидкостью, вставим в трубку поршень и начнём его двигать. Поршень давит на поверхность жидкости. Это давление передаётся в каждую точку жидкости. Жидкость начинает выливаться из отверстий в шаре.

Заполнив шар дымом, мы увидим такой же результат. Это означает, что и в газах давление также передаётся по всем направлениям.

На жидкость, как и на любое тело на поверхности Земли, действует сила тяжести. Каждый слой жидкости, находящейся в ёмкости, свои весом создаёт давление.

Это подтверждает следующий опыт.

Если в стеклянный сосуд, вместо дна у которого резиновая плёнка, налить воду, то плёнка будет прогибаться под тяжестью воды. И чем больше будет воды, тем больше прогнётся плёнка. Если же мы будем постепенно погружать этот сосуд с водой в другую ёмкость, также наполненную водой, то по мере опускания плёнка будет распрямляться. И когда уровни воды в сосуде и ёмкости сравняются, плёнка распрямится совсем.

Читайте также:  Датчик давления коллектора на тойота камри

На одном уровне давление в жидкости одинаково. Но с увеличением глубины оно возрастает, так как молекулы верхних слоёв оказывают давление на молекулы нижних слоёв. А те, в свою очередь, давят на молекулы слоёв, расположенные ещё ниже. Поэтому в самой нижней точке ёмкости давление будет самым высоким.

Давление на глубине определяется по формуле:

— плотность жидкости (кг/м 3);

— ускорение свободного падения (9,81 м/с);

— высота столба жидкости (м).

Из формулы видно, что давление растёт с ростом глубины. Чем ниже в океане опускается подводный аппарат, тем бóльшее давление он будет испытывать.

Показатели у детей


В зависимости от возраста человека, его показатели могут быть другими. У малышей до года нормальное давление подсчитывается по формуле 76 + 2*n.Вместо «n», нужно подставлять месяц ребенка. Нижний показатель давления должен оставаться на уровне 2/3 от верхнего.
У взрослого малыша расчет ведется по той же формуле, но теперь вместо «n» вставляется количество лет, а 76 меняется на 90. Например, если ребенку 5 лет, то:

Атмосферное давление

Кто знает, если бы в 1638 г. герцог Тосканский не решил украсить сады Флоренции красивыми фонтанами, атмосферное давление было бы открыто не в XVII веке, а гораздо позже. Можно сказать, что это открытие было сделано случайно.

В те времена считалось, что вода будет подниматься за поршнем насоса, потому что, как утверждал Аристотель, «природа не терпит пустоты». Однако мероприятие не увенчалось успехом. Вода в фонтанах действительно поднималась, заполняя образовавшуюся «пустоту», однако на высоте 10,3 м она останавливалась.

За помощью обратились к Галилео Галилею. Так как логического объяснения он найти не смог, то поручил своим ученикам — Эванджелиста Торричелли

и
Винценцо Вивиани
провести эксперименты.

Пытаясь найти причину неудачи, ученики Галилея выяснили, что разные жидкости поднимаются за насосом на разную высоту. Чем плотнее жидкость, тем на меньшую высоту она может подняться. Так как плотность ртути в 13 раз больше плотности воды, то и подняться она сможет на высоту в 13 раз меньшую. Поэтому в своём опыте они использовали ртуть.

В 1644 г. опыт был проведен. Стеклянную трубку заполнили ртутью. Затем её опрокинули в емкость, также наполненную ртутью. Спустя некоторое время столбик ртути в трубке поднялся. Но всю трубку он не заполнил. Над столбиком ртути оставалось пустое пространство. Позднее оно было названо «торричеллевой пустотой». Но и в ёмкость ртуть из трубки не выливалась. Торричелли объяснил это тем, что на ртуть давит атмосферный воздух и удерживает её в трубке. А высота столбика ртути в трубке показывает величину этого давления. Так было впервые измерено атмосферное давление.

Атмосфера Земли — это её воздушная оболочка, удерживаемая возле неё гравитационным притяжением. Молекулы газов, составляющих эту оболочку, непрерывно и хаотично движутся. Под действием силы тяжести верхние слои атмосферы давят на нижние слои, сжимая их. Сильнее всего сжат самый нижний слой, находящийся у поверхности Земли. Поэтому давление в нём самое большое. Согласно закону Паскаля, это давление он передаёт по всем направлениям. Его испытывает на себе всё, что находится на поверхности Земли. Это давление называют атмосферным давлением

Так как атмосферное давление создаётся вышележащими слоями воздуха, то с увеличением высоты оно уменьшается. Известно, что высоко в горах оно меньше, чем у подножия гор. А глубоко под землёй оно гораздо выше, чем на поверхности.

Нормальным атмосферным давление считается давление, равное давлению столбика ртути высотой 760 мм при температуре 0 о С.

Какой тонометр лучше

При выборе тонометра каждый больной руководствуется своими критериями. Автоматические и полуавтоматические тонометры удобны и легко используются, но дороже стоят, чем механические. Выбирая электронные приборы, нужно обращать внимание на фирму-производитель и отдавать предпочтение известным маркам, дающим гарантийное обслуживание. Следить, чтобы дисплей был ярким, а отображающиеся цифры четкими.

Проверить, чтобы аппарат выполнял все указанные в инструкции функции. Покупая электронный прибор, обязательно примерить манжетку, особенно полным людям. В разных моделях она имеет различную длину и нужно, чтобы она хорошо обхватывала руку и надежно фиксировалась липучкой.

Читайте также:  После родов периодически поднимается давление

Покупая электронный тонометр, обращают внимание на размер экрана. Он должен быть большой, чтобы люди с плохим зрением ли пожилые смогли четко видеть изображение. Новые модели аппаратов снабжены дополнительными функциями:

  • звуковым сигналом при наличии аритмии,
  • определением пульса,
  • сохранением данных предыдущих измерений,
  • подключением к компьютеру,
  • способностью распечатывать данные измерения.

Больным с третьей степенью гипертонии, имеющим риск развития инфаркта, можно приобрести портативный дефибриллятор. Он поможет провести реанимационные мероприятия вместе с методом искусственного дыхания. Показанием к применению аппарата становится остановка сердца.

Совет! Электронные модели рекомендуются пожилым пациентам и людям без навыков прослушивания пульсации во время произведения замера.

Механические модели со встроенным стетоскопом и грушей, расположенной возле манометра, дают точные показатели. Они предназначены для больных «со стажем», обладающих хорошим слухом, зрением и навыками измерения. Такие тонометры отличаются низкой стоимостью.

Измерение атмосферного давления

Так как атмосферный воздух имеет различную плотность на разной высоте, то величину атмосферного давления нельзя определить по формуле p
=ρ·g·h
. Поэтому его определяют с помощью специальных приборов, называемых
барометрами
.

Различают жидкостные барометры и анероиды (безжидкостные). Работа жидкостных барометров основана на изменении в столбике уровня жидкости под давлением атмосферы.

Анероид представляет собой герметичный контейнер из гофрированного металла, внутри которого создано разрежение. Контейнер сжимается, когда атмосферное давление повышается, и распрямляется при его понижении. Все эти изменения передаются на стрелку с помощью пружинящей металлической пластины. Конец стрелки передвигается по шкале.

По изменению показаний барометра можно предполагать, как изменится погода в ближайшие дни. Если атмосферное давление повышается, значит, можно ожидать ясной погоды. А если понижается, будет пасмурно.

Здравствуйте! Сегодня мы поговорим о такой физической величине и описываем ею явлении как давление. Я расскажу о том, откуда оно возникает, и какие внешние проявления давления вы можете наблюдать в жизни и в быту.

Основные заболевания, для которых характерно изменение АД

Причинами повышения давления чаще всего являются следующие заболевания:

  • Гипертоническая болезнь;
  • Заболевания почек и надпочечников;
  • Вегето-сосудистая дистония;
  • Гормональные нарушения. В частности, патологии щитовидной железы;
  • Атеросклероз;

Если давление регистрируется пониженное, это может говорить о следующих патологиях:

  • Острый коронарный синдром;
  • Миокардиты;
  • Анемия;
  • Снижение функции щитовидной железы;
  • Патологии коркового слоя надпочечников;
  • Нарушения работы гипоталамо-гипофизарной системы;

Незначительные колебания давления не приносят человеку серьезных неудобств, однако, крайне важно следить за уровнем своего АД, чтобы при появлении первых серьезных изменений, сразу обратиться за помощью к специалисту. Только врач поможет не только стабилизировать давление, но и определить причины, вызвавшие это изменение.

Даже точно зная, что такое артериальное давление, многие люди попросту не понимают, когда и как часто нужно проводить его измерение.

Нужно придерживаться следующих правил:

  1. Первое измерение проводится в утренние часы, примерно через час после того, как человек проснулся;
  2. Перед проведением манипуляции запрещается курить, пить крепкий чай и заниматься физической культурой;
  3. Второе измерение проводится в вечернее время;
  4. Третье измерение не обязательно и проводится только в тех случаях, если есть жалобы.

Большинство людей преклонного возраста стараются мерить АД как можно чаще. Однако, это неправильно. Чаще всего это попросту сбивает, как пациента, так и лечащего врача.

Значения пульса и артериального давления – важные диагностические данные, которые очень легко измерить вне больничных условий. По ним можно судить о состоянии сердечно-сосудистой системы и при изменениях предполагать определенные нарушения.

Давление как физическая величина

Физическая величина давление равна силе приходящейся на единицу площади. Вообще отношение силы, давления и площади можно выразить в виде вот такого мнемонического треугольника как на рисунке ниже.

Как мы видим из него

Давление в физике измеряется в Паскалях (Па) и имеет размерность Н/кв. м. Как видно и из формулы и из определения самого давления, данная величина характеризует меру воздействия сил, приходящуюся на единицу площади.

И как видно из формулы, чтобы увеличить величину давления, нужно либо увеличить прилагаемую силу, либо уменьшить площадь, на которую приложена сила. Запомните пока это обстоятельство, т.к. оно нам пригодится для объяснения различных природных и бытовых явлений связанных с давлением.

Источник

Adblock
detector